(57)【要約】  本発明は、コーンビーム４のＸ線により横切られた検出素子の三次元構成の検出素子により生成された検出値に基づいて、且つ前記Ｘ線により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づかずに前記Ｘ線に対する投影値を決定するように構成される投影値決定装置１４に関する。したがって、前記投影値決定装置は、それぞれのＸ線により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づいて前記それぞれのＸ線に対する投影値を決定しない。特に、コーン方向においても、前記それぞれのＸ線により本当に横切られた検出素子により生成された検出値のみが、投影値を生成するのに考慮される。これは、低減されたクロストーク及び改善された画質を持つコンピュータ断層撮影画像を生じることができる。
2019502484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値を提供するコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システムにおいて、
回転装置が回転軸の周りで少なくとも放射線装置及び前記対象を互いに対して回転している間に前記放射線源及び検出器を使用することにより生成された検出値を提供する検出値提供装置であって、前記放射線装置が、Ｘ線により形成されたコーンビームを提供し、前記検出器が、検出素子の三次元構成を有し、前記検出素子が、前記Ｘ線により横切られるように配置され、前記検出素子を横切った前記Ｘ線に依存して検出値を生成する、前記検出値提供装置と、
投影値を決定する投影値決定装置であって、前記投影値決定装置が、Ｘ線により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づいて、且つ前記Ｘ線により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づかずに前記Ｘ線に対する投影値を決定する、前記投影値決定装置と、
を有するシステム。
【請求項２】
前記検出素子が、ファン方向において前記Ｘ線とアラインされ、コーン方向において前記Ｘ線とアラインされない、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記検出器が、検出素子の複数の二次元構成を有し、検出素子の各二次元構成が、検出素子のそれぞれの面を形成し、前記検出素子の面が、前記回転軸に平行であり、前記ファン方向において前記Ｘ線とアラインされ、前記コーン方向において前記Ｘ線とアラインされない、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記検出素子の面は、前記ファン方向において連続して配置され、前記面が第１の場所及び第２の場所に交互に配置されるように交互に移動され、前記第１の場所が、前記第２の場所より前記放射線装置に近い、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記放射線装置は、前記回転軸に平行である方向に沿って互いに対するオフセットとともに配置される異なる放射場所から代わる代わる放射されるように前記コーンビームを提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記検出器及び前記投影値決定装置は、それぞれの投影値が前記Ｘ線の光子の数を示すように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記検出器及び前記投影値決定装置は、スペクトル投影値を提供するために、前記それぞれの投影値が、それぞれのエネルギ範囲内である前記それぞれのＸ線の光子の数を示すように構成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記それぞれのエネルギ範囲は、前記それぞれの投影値の決定が基づく前記それぞれの検出値を生成した前記それぞれの検出素子の深度に依存する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記それぞれのエネルギ範囲は、前記検出器の入射面から、前記それぞれの投影値の決定が基づく前記それぞれの検出値を生成した前記それぞれの検出素子までの前記それぞれのＸ線の長さに依存する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記それぞれのエネルギ範囲が、前記それぞれのＸ線の前記コーン角に依存する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記検出器が、直接変換半導体検出器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記システムは、前記決定された投影値に基づいてコンピュータ断層撮影画像を再構成する再構成装置を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
対象のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値を提供するコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供方法において、
決定値提供装置により検出値を提供するステップであって、前記提供される検出値は、回転装置が回転軸の周りで少なくとも放射線装置及び前記対象を互いに対して回転している間に前記放射線装置及び検出器を使用することにより生成され、前記放射線装置は、Ｘ線により形成されたコーンビームを提供し、前記検出器は、検出素子の三次元構成を有し、前記検出素子は、前記Ｘ線により横切られるように配置され、前記検出素子を横切った前記Ｘ線に依存して検出値を生成する、ステップと、
投影値決定装置により投影値を決定するステップであって、前記投影値決定装置は、Ｘ線により横切られた検出素子により生成された検出値に基づいて、且つ前記Ｘ線により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づかずに前記Ｘ線に対する投影値を決定する、ステップと、
を有する方法。
【請求項１４】
対象のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値を提供するコンピュータプログラムにおいて、請求項１に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システム上で実行される場合に、前記コーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システムに、請求項１３に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供方法を実行させるプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システム及び方法に関する。本発明は、更に、コーンビームコンピュータ断層撮影投影値を提供するコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトルコーンビームコンピュータ断層撮影システムにおいて、Ｘ線により形成されるコーンビームを提供する放射線装置、及び検出値を生成する検出素子の三次元構成を有する検出器は、対象とアラインされた回転軸の周りで回転され、前記対象のコンピュータ断層撮影画像が、前記生成された検出値に基づいて再構成される。
【０００３】
前記検出器は、検出要素のいくつかの二次元直交構成を有し、検出素子の各二次元直交構成は、検出素子のそれぞれの面を形成し、前記検出素子の面は、前記回転軸と平行であり、前記Ｘ線のファン方向において前記Ｘ線とアラインされる。
【０００４】
前記検出器内の異なる深度で生成された検出値は、異なるエネルギに対応し、前記検出値は、スペクトル検出値である。前記スペクトル検出値の品質は、コーン方向におけるクロストークのため低減される可能性があり、これは、前記コンピュータ断層撮影画像におけるアーチファクト、したがって低減された画質を生じる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、改善された画質を持つコンピュータ断層撮影画像を再構成するのに使用されることができるコーンビームコンピュータ断層撮影投影値の提供を可能にするコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システムを提供することである。本発明の更なる目的は、対応するコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システム及びコーンビームコンピュータ断層撮影投影値を提供するコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様において、対象のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値を提供するコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システムが、提示され、前記システムは、
‐回転装置が回転軸の周りで少なくとも放射線装置及び前記対象を互いに対して回転している間に前記放射線装置及び検出器を使用することにより生成された検出値を提供する検出値提供装置であって、前記放射線装置が、Ｘ線により形成されたコーンビームを提供するように構成され、前記検出器が、検出素子の三次元構成を有し、前記検出素子が、前記Ｘ線により横切られるように配置され、前記検出素子を横切った前記Ｘ線に依存して検出値を生成するように構成される、当該検出値提供装置と、
‐投影値を決定する投影値決定装置であって、前記投影値決定装置が、Ｘ線により横切られた検出素子により生成された検出値に基づいて、かつ前記Ｘ線により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づかずに、前記Ｘ線に対する投影値を決定するように構成される、当該投影値決定装置と、
を有する。
【０００７】
既知のコーンビームコンピュータ断層撮影システムにおいて、前記検出値を処理するときに、前記検出器の深度方向において互いの上に配置される検出素子により生成された検出値が同じＸ線に属すると、仮定されるが、この仮定は、前記コーン方向において正しくない。これは、前記コンピュータ断層撮影画像においてクロストーク及び対応するアーチファクトを生じる可能性がある。本発明によると、前記投影値決定装置は、Ｘ線により横切られた検出素子により生成された検出値に基づいて、かつ前記Ｘ線により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づかずに、前記Ｘ線に対する投影値を決定するように構成されるので、Ｘ線に対する投影値を決定するために、深度方向において互いの上に配置された検出素子により生成された検出値は、これらの検出素子が、本当に前記Ｘ線により横切られた場合にのみ、考慮される。特に、前記コーン方向においても、それぞれのＸ線により本当に横切られた検出素子により生成された検出値のみが、前記Ｘ線に対する投影値を生成するのに考慮される。これは、低減されたクロストーク及び改善された画質を持つコンピュータ断層撮影画像を生じる。
【０００８】
前記検出値提供装置は、前記検出値が既に記憶されており、前記検出値を提供するために前記検出値が取り出されることができる、記憶ユニットであることができる。前記検出値提供装置は、例えば、検出値取得ユニットから前記検出値を受信し、前記受信された検出値を提供する受信ユニットであることもできる。前記検出値提供装置は、前記検出値取得ユニット自体であることもできる。
【０００９】
前記検出器は、好ましくは、直接変換半導体検出器である。特に、前記検出器は、参照によりここに組み込まれるX. Liu他による論文"A Silicon-Strip Detector for Photon-Counting Spectral CT: Energy Resolution From 40 keV to 120 keV", IEEE Transactions on Nuclear Science, volume 61, number 3, 1099-1105頁 (2014)に開示されたエッジオン（edge-on）シリコンストリップ検出器のようなエッジオンシリコンストリップ検出器である。
【００１０】
前記投影値決定装置は、好ましくは、それぞれのＸ線により横切られた１つ又は複数の検出素子により生成された１つ又は複数の検出値のみに基づいて前記Ｘ線に対する投影値を決定し、前記Ｘ線により横切られていない検出素子により生成された１つ又は複数の検出値に基づいていかなる投影値も決定しないように構成される。したがって、好ましくは、全ての投影値は、前記Ｘ線により横切られた１つ又は複数の検出素子により生成された１つ又は複数の検出値に基づいて、かつ前記Ｘ線により横切られていない検出素子により生成された１つ又は複数の検出値に基づかずに、決定される。
【００１１】
好ましくは、前記システムは、更に、前記決定された投影値に基づいてコンピュータ断層撮影画像を再構成する再構成装置を有する。
【００１２】
コーンビームは、ファン方向及びコーン方向を持ち、前記コーンビームの各Ｘ線に対して、ファン角及びコーン角が、割り当てられることができる。それぞれのＸ線の前記コーン角は、前記それぞれのＸ線と前記コーン方向における前記コーンビームの中心Ｘ線との間の角度として規定されてもよい。前記中心Ｘ線は、好ましくは、前記回転軸に直交する。前記コーン方向は、好ましくは、前記回転軸に平行である。それぞれのＸ線の前記ファン角は、前記それぞれのＸ線と前記ファン方向における前記コーンビームの中心Ｘ線との間の角度として規定されてもよく、前記ファン方向は、好ましくは、前記コーン方向に直交する方向として規定される。前記検出器内の検出素子の深度は、好ましくは、前記検出器の入射面と前記それぞれの検出素子との間の距離として規定される。前記検出器は、検出素子の三次元構成を有することができ、検出素子の三次元構成は、前記コーン方向における位置、前記ファン方向における位置及び深度により規定されてもよい。
【００１３】
好ましくは、前記検出素子は、前記ファン方向にいて前記Ｘ線とアラインされ、前記コーン方向において前記Ｘ線とアラインされない。特に、前記検出器は、検出素子の複数の二次元構成を有し、検出素子の各二次元構成は、検出素子のそれぞれの面を形成し、前記検出素子の面は、前記回転軸に平行であり、前記ファン方向において前記Ｘ線とアラインされ、前記コーン方向において前記Ｘ線とアラインされない。前記検出素子は、前記ファン方向において前記Ｘ線とアラインされるので、前記ファン方向におけるクロストークは、前記検出器の幾何学的構成により既に低減されることができる。更なる実施例において、前記検出素子は、前記コーン方向において前記Ｘ線とアラインされてもよい。
【００１４】
一実施例において、前記検出素子の面は、前記ファン方向において連続して配置され、前記面が第１の場所及び第２の場所に交互に配置されるように交互に移動され、前記第１の場所は、前記第２の場所より前記放射線装置に近い。これは、前記面が、前記ファン方向において互いの非常に近くに配置されることを可能にし、同時に要望通りに前記検出素子を電気的に接続するたくさんの空間を提供する。前記ファン方向における前記面のこの狭い構成は、前記検出値を生成しながら正確な空間サンプリングを可能にし、これにより前記投影値、したがって最終的に再構成されたコンピュータ断層撮影画像の品質を更に改善する。
【００１５】
好適なのは、前記放射線装置が、前記回転軸に平行である方向に沿って互いに対するオフセットとともに（with an offset）配置される異なる放射場所から代わる代わる放射されるように前記コーンビームを提供するように構成されることである。これは、コンピュータ断層撮影撮像プロセスの視野を増大することができ、この場合でも、Ｘ線に対する投影値を決定するために、本当にこのＸ線により横切られた検出値のみが考慮されるので、依然として、前記投影値及び前記再構成されたコンピュータ断層撮影画像の品質は、比較的高い。
【００１６】
好適なのは、前記検出器及び前記投影値決定装置が、それぞれの投影値が前記Ｘ線の光子の数を示すように構成されることである。特に、好適なのは、前記検出器及び前記投影値決定装置が、スペクトル投影値を提供するために、前記それぞれの投影値がそれぞれのエネルギ範囲内である前記それぞれのＸ線の光子の数を示すように構成されることである。好適な実施例において、前記それぞれのエネルギ範囲は、前記それぞれの投影値の決定が基づく前記それぞれの検出値を生成した前記それぞれの検出素子の深度に依存する。Ｘ線に対する及び特定のエネルギ範囲に対する投影値を決定するために、前記エネルギ範囲に対応する深度に配置され、前記Ｘ線により横切られた検出素子により生成された１つ又は複数の検出値が、使用されることができる。複数の検出値が、投影値を決定するのに使用される場合、これらの検出値は、例えば、補間により結合されてもよい。前記補間は、前記検出値の重み付けを含むことができ、それぞれの重みは、前記それぞれのＸ線の中心に対する前記それぞれの検出素子の中心の距離、又は前記それぞれのＸ線及び前記それぞれの検出素子の重複の度合いのような他の尺度に依存してもよい。一実施例において、最近隣内挿法が、使用される。
【００１７】
一実施例において、前記それぞれのエネルギ範囲は、前記検出器の前記入射面から、前記それぞれの投影値の決定が基づく前記それぞれの検出値を生成した前記それぞれの検出素子までの前記それぞれのＸ線の長さに依存する。したがって、前記それぞれの検出素子の深度だけが考慮されうるわけではなく、検出素子により検出される前の光子の実際の伝達長さが、前記それぞれの投影値に対する前記エネルギ範囲を決定するときに、考慮されうる。これは、前記それぞれの光子、したがって前記それぞれの投影値に対する前記エネルギ範囲の改善された決定を生じることができる。
【００１８】
前記それぞれのエネルギ範囲は、前記それぞれのＸ線の前記コーン角に依存してもよい。検出素子により検出される前の前記検出器を通る前記それぞれの光子の伝達長さは、前記それぞれのＸ線の前記コーン角に依存するので、前記伝達長さは、前記コーン角を使用することにより比較的単純に考慮されることができる。
【００１９】
本発明の更なる態様において、対象のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値を提供するコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供方法が、提示され、前記方法は、
‐検出値提供装置により検出値を提供するステップであって、前記提供される検出値は、回転装置が回転軸の周りで少なくとも放射線装置及び対象を回転している間に前記放射線装置及び検出器を使用することにより生成され、前記放射線装置は、Ｘ線により形成されたコーンビームを提供するように構成され、前記検出器は、検出素子の三次元構成を有し、前記検出素子は、前記Ｘ線により横切られるように配置され、前記検出素子を横切った前記Ｘ線に依存して検出値を生成するように構成される、ステップと、
‐投影値決定装置により投影値を決定するステップであって、前記投影値決定装置は、Ｘ線により横切られた検出素子により生成された検出値に基づいて、且つ前記Ｘ線により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づかずに、前記Ｘ線に対する投影値を決定する、ステップと、
を有する。
【００２０】
本発明の他の態様において、対象のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値を提供するコンピュータプログラムが、提示され、前記コンピュータプログラムは、請求項１に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システム上で実行される場合に、前記コーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システムに、請求項１３に記載のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供方法を実行させるプログラムコード手段を有する。
【００２１】
請求項１のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システム、請求項１３のコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供方法及び請求項１４のコンピュータプログラムが、特に従属請求項に規定される、同様の及び／又は同一の好適な実施例を持つと理解されるべきである。
【００２２】
本発明の好適な実施例が、それぞれの独立請求項と従属請求項又は上記の実施例のいかなる組み合わせであることもできると理解されるべきである。
【００２３】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照して説明され、明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】コーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システムの一実施例を概略的に及び典型的に示す。
【図２】コーンビームのＸ線及び検出器の検出素子の二次元構成を概略的に及び典型的に示す。
【図３】回転軸に沿って見られるファン方向における検出器幾何構成を概略的に及び典型的に示す。
【図４】放射線装置から見られる同じ検出器幾何構成を概略的に及び典型的に示す。
【図５】コーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供方法の一実施例を典型的に示すフローチャートを示す。
【図６】第１の放射場所から放射されたＸ線及び検出器の検出素子の二次元構成を概略的に及び典型的に示す。
【図７】第２の放射場所から放射されたＸ線及び検出器の検出素子の二次元構成を概略的に及び典型的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本実施例においてスペクトルコーンビームコンピュータ断層撮影撮像システムであるコーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システムの一実施例を概略的に及び典型的に示す。システム１０は、ｚ方向に平行に延在する回転軸Ｒについて回転することができるガントリ１を有する。本実施例においてＸ線管である放射線源２及びコリメータ３を有する放射線装置４０は、ガントリ１に取り付けられる。コリメータ３は、Ｘ線管２により生成された放射線からコーンビーム４を形成する。コーンビーム４は、本実施例において円筒形である検査ゾーン５内の対象を横切る。検査ゾーン５、したがって前記対象を横切った後に、コーンビーム４は、二次元入射面を有する検出器６に入射し、検出器６は、ガントリ１に取り付けられる。検出器６は、好ましくは、直接変換半導体検出器、特にエッジオンシリコンストリップ検出器である。
【００２６】
システム１０は、２つのモータ７、８を有する。ガントリ１は、モータ７により、好ましくは一定の、しかしながら調節可能な角速度で駆動される。モータ８は、検査ゾーン５内の患者台のようなサポート手段上に配置された前記対象を、回転軸Ｒ又はｚ軸の方向に平行に移動するために設けられる。これらのモータ７、８は、例えば、放射線装置４０及び検査ゾーン５内の前記対象が、互いに対して螺旋軌道に沿って移動するように、制御ユニット９により制御される。しかしながら、放射線装置４０及び前記対象が、互いに対して円軌道のような他の軌道に沿って移動されることも、可能である。モータ７及びガントリ１は、放射線装置４０及び検出器６を前記対象の周りで回転するのに使用され、したがって、回転装置のコンポーネントと見なされてもよい。
【００２７】
検出器６は、検出素子の三次元構成を有し、前記検出素子は、コーンビーム４のＸ線により横切られるように配置され、放射線装置４０及び前記対象の相対的な移動の間に前記検出素子を横切ったＸ線に依存して検出値を生成するように構成される。
【００２８】
検出器６は、図３及び４に概略的に及び典型的に示されるように検出素子２０の複数の二次元構成を有し、前記複数の二次元構成は、前記三次元構成を形成し、単一の二次元構成は、図２に示される。検出素子２０の各二次元構成２３は、検出素子２０のそれぞれのスラブ２３であると見なされてもよい検出素子２０のそれぞれの面２３を形成し、検出素子２０の面２３は、回転軸Ｒに平行であり、ファン方向においてＸ線２１とアラインされ、コーン方向２５においてＸ線２１とアラインされない。検出素子２０の面２３は、ファン方向２６において連続して配置され、面２３が第１の場所及び第２の場所に交互に配置されるように交互に移動され、前記第１の場所は、特に図３に概略的に及び典型的に示されるように、前記第２の場所より放射線装置４０より近い。図３は、回転軸Ｒ又はｚ軸の方向において面２３上のビューを示し、図４は、放射線装置４０から見られるように面２３上のビューを示す。図２に示されるように、それぞれの面２３内で、検出素子２０は、長方形グリッドを形成し、前記検出素子は、コーン方向２５において及び異なる深度において配置される。増大する深度の方向は、矢印２７により示される。
【００２９】
放射線装置４０及び検出器６は、前記対象の周りで回転される間に前記検出値を生成するので、放射線装置４０及び検出器６は、本実施例において検出値取得ユニット１２である検出値提供装置のコンポーネントであると見なされることができる。
【００３０】
前記検出値は、投影値を決定する投影値決定装置１３に提供される。投影値決定装置１３は、Ｘ線２２により横切られた検出素子２０により生成された検出値に基づいて、且つＸ線２２により横切られていない検出素子２０により生成された検出値に基づかずに、それぞれのＸ線２２に対する投影値を決定するように構成される。好ましくは、投影値決定装置１３は、各それぞれのＸ線２２に対して、それぞれのＸ線２２により横切られた検出素子２０により生成された前記検出値に基づいて、異なるエネルギ範囲に対応する複数の投影値を決定するように構成される。それぞれのＸ線２２及びそれぞれのエネルギ範囲に対して決定された前記投影値は、好ましくは、前記それぞれのエネルギ範囲内であるそれぞれのＸ線２２の光子の数を示す。検出素子２０は、異なる深度において、すなわち、図２に概略的に及び典型的に示されるように５つの異なる深度において配置される。各深度に対して、エネルギ範囲は、各Ｘ線２２に対して、前記異なる深度、したがって異なるエネルギ範囲に対応する複数の投影値が決定されるように、割り当てられる。Ｘ線２２が、同じ深度における複数の検出素子を横切る場合、対応する検出値は、例えば補間によりこの深度に対する投影値を生成するように結合されることができる。
【００３１】
コーンビーム４を形成する前記Ｘ線は、コーン方向２５におけるＸ線の数を規定し、同じ発散幅（divergent width）を持つようにコーンビーム４を適宜に分割することにより規定されることができる。図２に概略的に示される例において、コーンビーム４は、同じ発散幅を持つ９つのＸ線に分割され、図２において、矢印２１、２２は、前記発散幅を持つそれぞれのＸ線のそれぞれの中心線を示し、Ｘ線２２により横切られた検出素子２０が、強調される。Ｘ線２２は、３つの最小の深度位置及び最大深度位置において、単一の検出素子２０のみを横切るが、Ｘ線２２の幅も考慮されるので、二番目に最大の深度位置において、２つの検出素子２０が、Ｘ線２２により横切られる。したがって、本例において、二番目に最大の深度位置においてこれらの横切られた検出素子により生成された検出値は、Ｘ線２２及び対応するエネルギ範囲に対する投影値を決定するために結合される。
【００３２】
一実施例において、投影値決定装置１３は、検出器６の入射面から検出素子２０までのそれぞれのＸ線２２の長さに依存してエネルギ範囲を検出素子２０に割り当てるように構成される。例えば、図２において、Ｘ線２２及び前記検出素子の二次元構成内の左下の隅の検出素子に対するエネルギ範囲を決定するために、入射面２２から検出素子２０までの検出器６内のＸ線２２の長さが、決定され、前記エネルギ範囲は、この長さに基づいて決定され、増大する長さに対して、前記エネルギ範囲は、より大きなエネルギをカバーする。一実施例において、それぞれの長さは、それぞれのＸ線２２のコーン角に基づいてそれぞれのエネルギ範囲を規定することにより考慮され、取得幾何構成、特に検出素子２０に対する放射線装置４０の位置が既知であると仮定される。
【００３３】
システム２０は、更に、前記決定されたスペクトル投影値に基づいて前記対象のコンピュータ断層撮影画像を再構成する再構成装置１４を有し、再構成装置１４及び投影値決定装置１３は、制御ユニット９により又は他の制御ユニットにより制御されてもよい。本実施例において、再構成装置１４は、前記コンピュータ断層撮影画像を再構成するフィルタ逆投影アルゴリズムを使用するように構成される。再構成装置１４は、前記スペクトル投影値に基づいて、人内の異なる物質に対応する異なるコンピュータ断層撮影画像を再構成するために、物質分解（material decomposition）技術を使用するように構成されることができる。例えば、造影剤が、前記対象内に注入された場合、前記対象内の前記造影剤のみを示す第１の画像が、再構成されることができ、前記造影剤なしの前記対象を示す第２の画像が、再構成されることができる。再構成装置１４は、前記スペクトル投影値に基づいて、コンプトン効果及び光電効果のような異なる物理的効果に対応する異なるコンピュータ断層撮影画像を再構成するように構成されることもできる。再構成装置１４は、もちろん、他のスペクトル再構成技術を使用するように構成されることもできる。再構成装置１４により使用されうる既知の再構成技術は、例えば、E. Roessl及びR. Proksaによる論文"K-edge imaging in x-ray computed tomography using multi-bin photon counting detectors", Physics in Medicine and Biology, volume 52, 4679-4696頁 (2007)に開示されている。再構成された画像は、ディスプレイ１１上に示されることができる。
【００３４】
以下において、コーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供方法の一実施例が、図５に示されるフローチャートを参照して典型的に記載される。
【００３５】
本実施例において、前記コーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供方法は、コンピュータ断層撮影画像を生成するスペクトルコーンビームコンピュータ断層撮影投影撮像方法である。ステップ１０１において、検出値は、検出値取得ユニット１２により提供される。特に、放射線装置４０は、Ｘ線２１により形成されたコーンビーム４を提供し、検出器６の検出素子２０は、検出素子２０を横切ったＸ線２１に依存して検出値を生成する。
【００３６】
ステップ１０２において、投影値決定装置１３は、前記提供された検出値に基づいて投影値を決定し、投影値は、Ｘ線２２により横切られた検出素子２０により生成された検出値に基づいて、且つＸ線２２により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づかずに、それぞれのＸ線２２に対して決定される。本実施例において、投影値決定装置１３は、各Ｘ線に対して及び異なるエネルギ範囲に対して、それぞれのエネルギ範囲内であるそれぞれのＸ線の光子の数を示す投影値を決定する。ステップ１０３において、再構成装置１４は、ステップ１０２において決定された前記スペクトル投影値に基づいて１つ又は複数のコンピュータ断層撮影画像を再構成する。ステップ１０４において、前記１つ又は複数のコンピュータ断層撮影画像は、ディスプレイ１１上に示される。
【００３７】
一実施例において、放射線装置４０は、回転軸Ｒに平行である方向に沿って互いに対するオフセットとともに配置される異なる放射場所から代わる代わる放射されるようにコーンビーム４を提供するように構成される。これは、図６及び７に概略的に及び典型的に示されており、図６において、Ｘ線３４を有するコーンビーム４は、第１の放射場所３０から放射され、図７において、Ｘ線３４を持つコーンビーム４は、第２の場所３１から放射され、前記第１及び第２の場所は、コーン方向２５に対応するｚ方向において互いに対するオフセットを持つ。図６及び７において、Ｘ線３２により横切られ、したがってＸ線３２に対する投影値を決定するのに使用される検出値を生成する検出素子２０が、強調される。図６に見られるように、Ｘ線３２の比較的小さなコーン角のために、互いの上の検出素子２０のみが、考慮される。図７において、Ｘ線３３は、異なるコラムの検出素子２０により生成された検出値が、Ｘ線３３に対する前記投影値を決定するのに考慮されるように、比較的大きなコーン角を持つ。
【００３８】
既知のスペクトルコーンビームコンピュータ断層撮影システムにおいて、上述のクロストーク効果は、前記コーン角が大きくなる場合、及び／又はステレオＸ線管、すなわち前記回転軸に平行である方向に沿った互いに対するオフセットとともに配置される異なる放射場所から前記コーンビームを代わる代わる放射する放射線源が、使用される場合に、より目立つようになる。検出器の深度方向において互いの上に配置される検出素子が同じＸ線により横切られたことが仮定される、検出素子の三次元構成を持つ前記検出器を読み出す既知の読み出しパターンと対照的に、前記投影値決定装置は、実際のＸ線幾何構成に適合される修正された読み出しパターンを使用する。
【００３９】
前記Ｘ線源が、前記放射線源に対して、前記コーンビームが放射される放射場所を変更しない場合、前記検出器に対する前記Ｘ線幾何構成は、ビューの間で、すなわち前記対象の周りで前記放射線装置を回転する間に放射線源位置の間で、一定のままである。前記検出値に基づいて前記投影値を決定するのに前記投影値決定装置により使用される前記読み出しパターンも、したがって、一定であることができる。しかしながら、前記放射線源が、ステレオＸ線管である場合、前記Ｘ線幾何構成は、図６及び７に示されるように前記放射場所が前記放射線源に対して変更される場合に、前記検出器に対して変化する。前記投影値を決定するのに前記投影値決定装置により使用される前記読み出しパターンは、したがって、現在のＸ線幾何構成によって、前記Ｘ線に対する前記投影値を決定するのに使用される前記検出値を考慮するために、適宜に変更される。これは、Ｘ線に対する投影値が、本当に前記Ｘ線により横切られた１つ又は複数の検出素子により生成された１つ又は複数の検出値に基づいて、且つ前記Ｘ線により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づかずに、決定されることを保証する。前記読み出しパターンは、したがって、好ましくは、前記ステレオ管により提供される前記コーンビームの前記放射場所の切り替えにしたがよって切り替えられる。前記Ｘ線幾何構成に対する前記読み出し幾何構成のこの適合は、好ましくは、前記検出素子が、ファン角方向において、すなわち前記ファン方向において前記Ｘ線幾何構成に既に物理的にアラインされているので、コーン角方向において、すなわち前記コーン方向においてのみ実行される。
【００４０】
図３は、前記回転軸又はｚ軸に沿って見られるファン方向２６における検出器幾何構成を概略的に及び典型的に示す。前記放射線装置から見られるのと同じ検出器幾何構成が、図４に示される。図２は、検出器素子の二次元構成を有する単一の面を示し、この面は、単一のエッジオンシリコンストリップ検出器アレイであると見なされてもよい。純粋なデカルト読み出し幾何構成は、前記Ｘ線の幾何構成とマッチしない。純粋なデカルト読み出しを使用する場合に生じるクロストークを補償するために、前記投影値決定装置は、好ましくは、前記Ｘ線幾何構成による読み出し幾何構成を使用するように構成される。
【００４１】
図２を参照して上に記載された実施例において、前記検出素子の５つの深度位置が、存在し、各深度位置は、それぞれのエネルギ範囲に対応することができる。他の実施例において、異なる深度位置に配置された検出素子は、これらの異なる深度位置の間で区別されないように一緒に読み出されることができ、すなわち、近隣深度位置は、結合されることができ、これらの深度位置に配置された前記検出素子は、一緒に読み出されることができ、例えば、減少された深度、したがってエネルギ分解能を犠牲にして前記検出素子を読み出すための技術的努力を低減するために、同じ特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）により読み出されることができる。一緒に読み出される検出素子を有するそれぞれの検出領域の深度方向における物理的幅は、異なる検出領域に対して異なることができる。特に、この幅は、増大する深度とともに増大することができる。したがって、積分間隔、すなわち、検出値が積分される深度間隔は、好ましくは、吸収深度のエネルギ依存性を考慮に入れるために、前記検出器における増大する深度とともに増大する。
【００４２】
開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求された発明を実施する当業者により理解及び達成されることができる。
【００４３】
請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数を除外しない。
【００４４】
単一のユニット又は装置が、請求項に記載された複数のアイテムの機能を満たしてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。
【００４５】
１つ又は複数のユニット又は装置により実行される投影値の決定又はコンピュータ断層撮影画像の再構成のような動作は、いかなる数のユニット又は装置によっても実行されることができる。前記コーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供方法による前記コーンビームコンピュータ断層撮影投影値提供システムのこれらの動作及び／又は制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段及び／又は専用ハードウェアとして実施されることができる。
【００４６】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は一部として提供される光学記憶媒体又は半導体媒体のような適切な媒体上で記憶／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムのような他の形で分配されてもよい。
【００４７】
請求項内の参照符号は、範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【００４８】
本発明は、Ｘ線により横切られた検出素子の三次元構成の検出素子により生成された検出値に基づいて、且つ前記Ｘ線により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づかずにコーンビームの前記Ｘ線に対する投影値を決定するように構成される投影値決定装置に関する。したがって、前記投影値決定装置は、それぞれのＸ線により横切られていない検出素子により生成された検出値に基づいて前記それぞれのＸ線に対する投影値を決定しない。特に、コーン方向においても、前記それぞれのＸ線により本当に横切られた検出素子により生成された検出値のみが、投影値を生成するのに考慮される。これは、低減されたクロストーク及び改善された画質を持つコンピュータ断層撮影画像を生じることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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